Development of a non-contact bedsore detection system using electromagnetic waves

开发利用电磁波的非接触式褥疮检测系统

• 批准号: 22K12919
• 负责人: 高橋 応明
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12919/
• 关键词: 褥瘡; マイクロ波; 非接触検知; 人体ファントム; FDTD法; ウェーブレット変換; 褥瘡検知; 電磁波; アンテナ; 非接触; 在宅介護

先行研究では，10.5 GHzで動作するパッチアンテナを用い，その反射係数の変化量からステージⅡ~Ⅳの褥瘡の検出が可能であることが示されている．しかしこの手法は，皮膚とアンテナとの距離に大きく影響され，実環境での使用が困難であるという問題点があった．そこで，受信電圧波形にウェーブレット変換を施すことで，皮膚とアンテナとの距離に左右されない褥瘡検出に有効であることがわかった．受信電圧波形のウェーブレット変換によって得られるスカログラムから，ステージⅠの検出が可能であることと，「ピーク値」と「到達時間」という2種類のデータを抽出することによって，ステージⅡ~Ⅳの褥瘡の大きさと体積が推定可能であることがわかった．また，豚の皮膚と脂肪などを用いた層構造ファントムの実験により，褥瘡検出システムの基本的なアルゴリズムの検証と褥瘡が検知可能であることを確認した．また，褥瘡を検知できる範囲の検討も行った．従来の研究はセンサアンテナが褥瘡の直下にある場合のみの検討であった．実際には，寝たきりであっても，体動や介護の都合で，センサアンテナが褥瘡の直下にあるとは限らない．そこで，センサアンテナが褥瘡の直下にない場合を様々なステージにおいてモデル化し，数値シミュレーションにおいて，先の褥瘡の大きさ等が正確に推定できるか検討を行った．その結果，センサアンテナ直上を中心として，半径5cm程度の範囲でステージの特定が可能であること，さらに半径10cm程度では，ステージの推定に誤差を含むものの褥瘡自体の検知が可能であることが数値シミュレーションにて判明した．さらに，ベッドマット下に設置するための平面構造の給電方式の布アンテナを設計し，所望周波数で動作することを実験により確認した．

先前的研究表明，根据反射系数的变化量，可以使用在10.5 GHz处工作的贴片天线来检测从II阶段至IV的压力溃疡。但是，该技术存在一个问题，即它受到皮肤和天线之间距离的高度影响，因此在真实的环境中很难使用。因此，发现在接收到的电压波形上的小波转换可有效检测不受皮肤和天线之间距离影响的压力溃疡。发现可以从接收到的电压波形的小波转换获得的比例图中检测到i，并且通过提取两种类型的数据“峰值”和“到达时间”，可以估计从阶段到IV的压力溃疡的大小和体积。此外，我们通过使用猪皮肤和脂肪对分层的幻象实验，并确认可以检测到压力疮。我们还研究了可以检测压力溃疡的范围。仅当传感器天线直接在床体下方时，才考虑了先前的研究。实际上，即使您卧床不起，传感器天线也不一定会由于身体运动和护理而直接位于床下。因此，我们在不直接在压溃疡下的各个阶段对传感器天线进行了建模，并检查了以上压溃疡的大小是否可以在数值模拟中准确估算。结果，通过数值模拟发现，可以识别半径内约5厘米的阶段，以传感器天线为中心，并且在半径约为10厘米的半径上，可以检测到压溃疡本身，尽管阶段估计存在错误。此外，我们设计了一个平板电馈布天线，用于在床垫下安装，并测试它可以以所需的频率运行。

项目成果

褥瘡検出装置、及び褥瘡検出方法

压疮检测装置及压疮检测方法

• 发表时间: 2022

電波による褥瘡検知における検出範囲の検討

无线电波检测褥疮的检测范围研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 福本 裕也;高橋 智;江島 義道;楊 家家;呉 景龍;浅野佑介，高橋応明;小川日鶴，浅野佑介，高橋応明
• 通讯作者: 小川日鶴，浅野佑介，高橋応明

高精細人体モデルにおける電磁波を用いた非接触による褥瘡検出

利用高清人体模型中的电磁波非接触式检测压疮

• 发表时间: 2023
• 作者: 前田拓実;高橋智;江島義道;楊家家;呉景龍;千葉友貴，浅野佑介，小川日鶴，高橋応明
• 通讯作者: 千葉友貴，浅野佑介，小川日鶴，高橋応明

Development of a microwave bedsore detection method using wavelet transforms

利用小波变换的微波褥疮检测方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 福本 裕也;高橋 智;江島 義道;楊 家家;呉 景龍;浅野佑介，高橋応明;小川日鶴，浅野佑介，高橋応明;Y.Asano and M.Takahashi
• 通讯作者: Y.Asano and M.Takahashi

Noncontact size detection method for bedsores

非接触式褥疮尺寸检测方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Zhao Lu;Makino Koji;Kondo Yasuo;Yamada Kazuki;Sun Xiao;Terada Hidetsugu;Y.Asano and M.Takahashi
• 通讯作者: Y.Asano and M.Takahashi